geth搭建以太坊私链及常用操作

一、下载安装geth客户端

https://www.ethereum.org/

二、搭建私有链

1、准备创世区块配置文件

要运行私有链，我们就需要定义自己的创世区块，创世区块信息写在一个json格式的配置文件中。首先将下面的内容保存到一个json文件中，例如genesis.json。

{
  "config": {
        "chainId": 10,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0xffffffff",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00",
  "alloc"      : {}
}

初始化命令	作用
mixhash	与nonce配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的hash。
nonce	nonce就是一个64位随机数，用于挖矿。
difficulty	设置当前区块的难度，如果难度过大，cpu挖矿就很难，这里设置较小难度
alloc	用来预置账号以及账号的以太币数量，因为私有链挖矿比较容易，所以我们不需要预置有币的账号，需要的时候自己创建即可以。
coinbase	矿工的账号，随便填
timestamp	设置创世块的时间戳
parentHash	上一个区块的hash值，因为是创世块，所以这个值是0
extraData	附加信息，随便填，可以填你的个性信息
gasLimit	该值设置对GAS的消耗总量限制，用来限制区块能包含的交易信息总和，因为我们是私有链，所以填最大。

2、初始化：写入创世区块

准备好创世区块配置文件后，需要初始化区块链，将上面的创世区块信息写入到区块链中。首先要新建一个目录用来存放区块链数据，假设新建的数据目录为_{/privatechain/data0，genesis.json保存在}/privatechain中，此时目录结构应该是这样的：

privatechain
├── data0
└── genesis.json

初始化命令	作用
identity	区块链的标示，随便填写，用于标示目前网络的名字
init	指定创世块文件的位置，并创建初始块
datadir	设置当前区块链网络数据存放的位置
rpc	启动rpc通信，可以进行智能合约的部署和调试
rpcport	HTTP-RPC服务器监听端口(default: 8545)
rpcapi	设置允许连接的rpc的客户端，默认只有eth,net,web3
networkid	设置当前区块链的网络ID，用于区分不同的网络，是一个数字
console	启动命令行模式，可以在Geth中执行命令
rpccorsdomain	指定一个可以接收请求来源的以逗号间隔的域名列表（浏览器访问的话，要强制指定该选项）

接下来进入privatechain中，执行初始化命令：

$ cd privatechain
$ geth --datadir data0 init genesis.json

上面的命令的主体是geth init，表示初始化区块链，命令可以带有选项和参数，其中--datadir选项后面跟一个目录名，这里为data0，表示指定数据存放目录为data0，genesis.json是init命令的参数。

运行上面的命令，会读取genesis.json文件，根据其中的内容，将创世区块写入到区块链中。如果看到以下的输出内容，说明初始化成功了。

Successfully wrote genesis state...　

初始化成功后，会在数据目录data0中生成geth和keystore两个文件夹，此时目录结构如下：

privatechain
├── data0
│   ├── geth
│   │   └── chaindata
│   │       ├── 000001.log
│   │       ├── CURRENT
│   │       ├── LOCK
│   │       ├── LOG
│   │       └── MANIFEST-000000
│   └── keystore
└── genesis.json　

其中 geth/chaindata中存放的是区块数据，keystore中存放的是账户数据。

3、启动私有链节点

$ geth --datadir data0 --networkid 1108 console

运行上面的命令后，就启动了区块链节点并进入了Javascript Console：

Welcome to the Geth JavaScript console!
 
instance: Geth/v1.7.3-stable-4bb3c89d/windows-amd64/go1.9
 modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0
 
>

这是一个交互式的Javascript执行环境，在这里面可以执行Javascript代码，其中>是命令提示符。在这个环境里也内置了一些用来操作以太坊的Javascript对象，可以直接使用这些对象。这些对象主要包括：

• eth：包含一些跟操作区块链相关的方法
• net：包含以下查看p2p网络状态的方法
• admin：包含一些与管理节点相关的方法
• miner：包含启动&停止挖矿的一些方法
• personal：主要包含一些管理账户的方法
• txpool：包含一些查看交易内存池的方法
• web3：包含了以上对象，还包含一些单位换算的方法

其中常用命令有：

• personal.newAccount()：创建账户；
• personal.unlockAccount()：解锁账户；
• eth.accounts：枚举系统中的账户；
• eth.getBalance()：查看账户余额，返回值的单位是 Wei（Wei - 是以太坊中最小货币面额单位，类似比特币中的聪，1 ether = 10^18 Wei）；
• eth.blockNumber：列出区块总数；
• eth.getTransaction()：获取交易；
• eth.getBlock()：获取区块；
• miner.start()：开始挖矿；
• miner.stop()：停止挖矿；
• web3.fromWei()：Wei 换算成以太币；
• web3.toWei()：以太币换算成 Wei；
• txpool.status：交易池中的状态；
• admin.addPeer()：连接到其他节点；

三、探索Javascript Console

进入以太坊Javascript Console后，就可以使用里面的内置对象做一些操作，这些内置对象提供的功能很丰富，比如查看区块和交易、创建账户、挖矿、发送交易、部署智能合约等。 接下来介绍几个常用功能，下面的操作中，前面带>的表示在Javascript Console中执行的命令。

1、创建账户

前面只是搭建了私有链，并没有自己的账户，可以在js console中输入eth.accounts来验证：

> eth.accounts
[]

接下来使用personal对象来创建一个账户：

> personal.newAccount()
> personal.newAccount()
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458"

会提示输入密码和确认密码，输入密码不会有显示，只要输入就可以了，之后就会显示新创建的账户地址。

可以创建多个账户。

账户默认会保存在数据目录的keystore文件夹中。查看目录结构，发现data0/keystore中多了两个文件，这两个文件就对应刚才创建的两个账户，这是json格式的文本文件，可以打开查看，里面存的是私钥经过密码加密后的信息。

data0
├── geth
│   ├── chaindata
│   ├── LOCK
│   ├── nodekey
│   └── nodes
├── geth.ipc
├── history
└── keystore
    ├── UTC--2017-03-22T09-06-47.766993033Z--c232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836
    └── UTC--2017-03-22T09-09-42.041015656Z--814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa

2、查看账户余额

> eth.getBalance("0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458")
0
> eth.getBalance(eth.accounts[1])
0

目前两个账户的以太币余额都是0，要使账户有余额，可以从其他账户转账过来，或者通过挖矿来获得以太币奖励。

3、启动&停止挖矿

• 通过miner.start()来启动挖矿
• 通过miner.stop()来停止挖矿

其中start的参数表示挖矿使用的线程数。第一次启动挖矿会先生成挖矿所需的DAG文件，这个过程有点慢，等进度达到100%后，就会开始挖矿，此时屏幕会被挖矿信息刷屏。

矿工账户： 挖到一个区块会奖励5个以太币，挖矿所得的奖励会进入矿工的账户，这个账户叫做coinbase，默认情况下coinbase是本地账户中的第一个账户，通过miner.setEtherbase()可将其他账户设置成coinbase。

getBalance()返回值的单位是wei，wei是以太币的最小单位，1个以太币=10的18次方个wei。要查看有多少个以太币，可以用web3.fromWei()将返回值换算成以太币：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]),'ether')
160

4、发送交易

可以通过发送一笔交易，从A账户转移N个以太币到B账户;

注意：

在交易过程中，无论交易的代币是什么，都需要把这些代币转为 wei 存储在以太坊区块链中。

amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"

账户默认是锁住的，想要发送交易，必须先解锁账户，由于我们要从账户0发送交易，所以要解锁账户0：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458
Passphrase:
true

输入创建账户时设置的密码，就可以成功解锁账户。然后再发送交易：

eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:"0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a",value:amount})
INFO [11-19|22:56:00] Submitted transaction                    fullhash=0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524 recipient=0xC9194A8ea28D76389Af4c7e9C81222386A6aB47A
"0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524"

此时交易已经提交到区块链，返回了交易的hash，但还未被处理，这可以通过查看txpool来验证：

> txpool.status
{
  pending: 1,
  queued: 0
}

其中有一条pending的交易，pending表示已提交但还未被处理的交易。

要使交易被处理，必须要挖矿。这里我们启动挖矿，然后等待挖到一个区块之后就停止挖矿：

> miner.start(1);admin.sleepBlocks(1);miner.stop();

当miner.stop()返回true后，txpool中pending的交易数量应该为0了，说明交易已经被处理了：

> txpool.status
{
  pending: 0,
  queued: 0
}

此时，交易已经生效，账户一应该已经收到了15个以太币了：

> web3.fromWei(eth.getBalance("0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a"),'ether')
15

5、查看交易和区块

eth对象封装了查看交易和区块信息的方法。

查看当前区块总数：

> eth.blockNumber
180

通过区块号(高度)查看区块信息，通过交易hash查看交易：

eth.getBlock(180)
{
  difficulty: 131072,
  extraData: "0xd783010703846765746885676f312e398777696e646f7773",
  gasLimit: 3744718,
  gasUsed: 21000,
  hash: "0xb6d1170493e84f9f4b7b6631011c9841d9b6263955621d812891efbf63736ad2",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0xc16af1f2a86b6d94c44da3c3dbab59f0ef04ad36",
  mixHash: "0xb93b0ce1b706c03fda4690076753dd38d1d5c6d0aa4379b78a06ec63e44ed572",
  nonce: "0x7f23d7e8f136ee0a",
  number: 180,
  parentHash: "0x5881c87a6b38a6a341740f2062724945fb239693234fd8a5b99ac127f5455518",
  receiptsRoot: "0x9b15dee17d0b464e884beee2ae85d2dac54439ed6cd59f84c0acde080d6cf7bd",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 650,
  stateRoot: "0xe5a6c4f89ccb5df8012a2c298b1b5daff46d5db55020271d15fa5a75ac223ef0",
  timestamp: 1542639406,
  totalDifficulty: 24333549,
  transactions: ["0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524"],
  transactionsRoot: "0x88572d4389a5f897aafda1176d4398c0023824092024acf5fdec8e513786b7ae",
  uncles: []
}
> eth.getTransaction("0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524")
{
  blockHash: "0xb6d1170493e84f9f4b7b6631011c9841d9b6263955621d812891efbf63736ad2",
  blockNumber: 180,
  from: "0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524",
  input: "0x",
  nonce: 1,
  r: "0xcba2a0ab3326d0ceb42b42cae8d19dadd54830baa38c5af09bcd33a128e20e3f",
  s: "0x1c9d15e8c1236a7e125fc1095188c73ddbc9151d64327297fe5b59d9fcfceb5f",
  to: "0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x38",
  value: 15000000000000000000

还有更多的功能请自行探索...。

6、连接到其他节点

可以通过admin.addPeer()方法连接到其他节点，两个节点要想联通，必须保证网络是相通的，并且要指定相同的networkid。

假设有两个节点：节点一和节点二，networkid都是1108，通过下面的步骤就可以从节点一连接到节点二。

首先要知道节点二的enode信息，在节点二的js console中执行下面的命令查看enode信息：

> admin.nodeInfo.enode
"enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@[::]:30304"

然后在节点一的js console中执行admin.addPeer()，就可以连接到节点二：

> admin.addPeer("enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@127.0.0.1:30304")

addPeer()的参数就是节点二的enode信息，注意要把enode中的[::]替换成节点二的IP地址。连接成功后，节点二就会开始同步节点一的区块，同步完成后，任意一个节点开始挖矿，另一个节点会自动同步区块，向任意一个节点发送交易，另一个节点也会收到该笔交易。

通过admin.peers可以查看连接到的其他节点信息，通过net.peerCount可以查看已连接到的节点数量。

通过多节点验证keystore中的json文件包含账户地址和加密后的私钥。